Верхний бачок радиатора двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 175838Г 9/00, 9/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ВУ кий инстит АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Белорусский технологичес ут им. С.М,Кирова(56) Авторское свидетельство СССР М 1502955, кл. Г 28 Г 9/02, 1987.(54) ВЕРХНИЙ БАЧОК РАДИАТОРАДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а конкретнее - к радиаторам двигателей внутреннего сгорания, оборудованнцх системой жидкостного охлаждения. Цель изобретения - улучшение деаэрации трубной среды. Верхний бачок радиатора содержит корпус 1 с входным патрубком 2 на торцовой стенке и опорную пластину 3 с закрепленными в ней концами труб 4. В боковых стенках корпуса 1 закреплена перегородка 5 в виде набора обтекаемых профилей 6, разделяющих полость бачка на каналы 7, 8, сообщенные между собой и имеющие чередующиеся конфузорные и диффузорные участки. Патрубок 2 снабжен соплом 9. Профили 6 имеют осевые каналы и дренажные отверстия. Входные концы труб 4 выполнены с косыми срезами, обращенными в сторону диффузорных участков каналов 7, 8. Бачок может быть снабжен дополнительным входным патрубком с соплом, размещенным на другой торцовой стенке, причем расположен под перегородкой 5, Конструкция обеспечивает улучшение деаэрации трубной среды и повышает равномерность распределения потока по ширине трубного пучка. 3 з,п, ф-лы, 5 илВерхний бачок радиатора двигателявнутреннего сгорания, содержащий корпус 45 1 с входным патрубком 2 на его торцовойстенке и опорную пластину 3, которая образует днище и в которой закреплены концы плоских теплообменных трубок 4, В боковых стенках корпуса 1 закреплена перего родка 5 в виде набора обтекаемых.профилей б, разделяющая полость бачка на верхний 7 и нижний 8 каналы, сообщенные между собой и имеющие чередующиеся конфузорные и диффузорные участки.55 Профили 6 установлены так, что выходнаякромка каждого предыдущего профиля расположена над входной кромкой последующего, а размеры щелевых каналов междуними уменьшаются в направлении диффузорной части. Патрубок 2 снабжен плоским Изобретение относится к машиностроению, в частности к радиаторам двигателейвнутренйего сгорания, оборудованных системой.жидкостйого охлаждения,Известен бачок радиатора с наклонной 5продольной перегородкой, образующейдиффузорный канал с деаэрацией охлаждающей жидкости и подпитывающую по лость;Недйстатками этого бачка являются 10слоожность"конструкции и рост гидросопротивления из-за поворота потока жидкостина 180 в верхнем бачке; что определяетнеравномерность ее движения в трубках.Известен коллектор теплообмейного 15апйарата, преимущественно для систем охлаждеййя силовых установок, с коническойперегородкойвыполненной из материала сравномерной пористостью,Однако известный коллектор имеет односторонний подвод жидкости при отсутст-вий вывода паров и газов из жидкости,. обладает повышенным гидравлическим сопротивлением вследствие наличия мелкихотверстйй в вйдепор, которые склонны к 25быстромузагрязнению.Целью изобретения является улучшениедеаэрации трубной среды, в качествекоторой служит жидкость системы охлажде. ния двигателя"30Поставленная цель достигается тем; чтоверхний бачок радиатора двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус свходным патрубком на торцовой стенке и сзакрепленными в днище концами теплооб- менных труб и содержащий перегородку,закрепленную на боковых стенках корпусапод входным патрубком и разделяющуюполость бачка на верхний и нижний сообща: ющиеся между собой каналы с изменяющимися по их длине сечениями, причем состороны патрубка расположены конфузорныеучасткивтих каналов, входной патрубокснабжен соплом, введенным в полость бачка, уйомянутые каналы имеют чередующиеся по их длине конфузорные и диффузорныеучастки, в боковых стенках корпуса и в перегородке выполнены дренажные отвер стия, а концы теплообменных трубвыведены в полость бачка и имеют косыесрезы, обращенные в сторону длффузорныхучастков каналов,Кроме того, перегородка может бытьвыполнена в виде набора обтекаемых профилей, .закрепленных на боковых стенкахкорпуса бачка.Возможно выполнение предлагаемойконструкции с верхним бачком, снабженным дополнительным входным патрубком ссоплом, закрепленным на другой торцовой стороне корпуса, а также с размещением дополнительного патрубка под перегородкой,Существенным отличием предлагаемой конструкции является создание контура циркуляции трубной среды вокруг разделительной перегородки в полости верхнего бачка с использованием зжекционного эффекта в упомянутом контуре; образование градиентов скорости и давления на сообщающихся конфузорных и диффузорных участках каналов в полости бачка, порождающих местные отрывные течения жидкости; движение жидкости преимущественно вдоль верхней опорной пластины с поперечным обтеканием трубок, выполненных с косыми срезами на входе. Совокупное действие этих гидродинамических факторов, которые саморегулируемы по расходу жидкости и ее температуре, т.е, по частоте вращения вала двигателя и его нагрузке, стимулирует развитие сепарационных процессов в жидкости, облегчает вывод парогазовой фазы через дренажные отверстия в разделительной перегородке и стенках верхнего входного бачка.Благодаря контуру циркуляции и йаличию косых срезов на входных концах трубок улучшаются условия втекания жидкости на периферии входного бачка и тем самым повышается равномерность распределения жидкости по трубам,На фиг. 1 изображен предлагаемый верхний бачок как элемент. радиатора двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 - узел нафиг.1; нафиг.3 - видАнафиг,1; нафиг, 4 - бачок с дополнительным входным патрубком и соплом, размещенным под перегородкой, пример выполнения; на фиг, 5 - бачок с зеркальным расположением элементов, пример выполнения,щелевым соплом 9, сообщенным с подводя- сти под действием центробежной силы, гра щим трубопроводом 10. диентов давления и скорости потока вследВ целом верхний канал 7 выполняет ствие отрыва жидкости и вихревого роль проточной части струйного насоса, вид движения в окрестности этогО профиля, и размеры которого определяют активное Процесс сепарации продолжается в нижнем сопло 9, геометрия стенок корпуса 1 и раз канале 8 при поперечном обтекании иходделительной перегородки 5, ных концов плоских трубок 4, а также благоВсе профили 6 перегородки 5 или часть даря обтеканию другого периферийного из них имеют в стенках осевые каналы 11 профиля 6 и повороту эжектируемой массы (фиг. 2) и дренажные отверстия 12, которы- жидкости в конфузорной части бачка.ми полость верхнего бачка фиг. 3) через 10 Концентрация пузырьков пара и газов с штуцеры 13 и пароотводные трубки 14 и 15 обьединением их создается подьемной сисообщается с полостью расширительного лой в нижнем канале 8, где основной поток бака (не показан) системы охлаждения дви- жидкости снижает скорость и совершает погателя. На стенках корпуса 1 могут быть ворот на 90 при втекании в плоские трубки установлены дополнительные штуцеры 16 15 4, установленные вертикально. Пар и газы в для отвода пара и газов из мест их скопле- смеси с жидкостью образуют газожидкостния. ную фазу, котооая отводится через дренажВходныеконцыплоскихтрубок 4 выпол- ные отверстия 12, осевые каналы 11,онены с косыми срезами под углом 45 к оси, штуцеры 13 и по патрубкам 15 поступает в обращенными в сторону диффузорных уча расширительный бак, установленный выше стков каналов 7 и 8. уровня бачка. Дополнительный отвод газоПри подводе охлаждающей жидкости жидкостной фазы совершается через дреиз блока двигателя по двум трубопроводам нажные отверстия в стенках корпуса 1 и 10 корпус 1 входного бачка снабжен (фиг. 4) штуцеры 16, сообщенные с упомянутым расдополнительным патрубком с плоским со ширительным баком.плом 17, установленным относительно со- Увеличение расхода жидкости в систепла 9 на противоположной торцовой стенке ме охлаждения двигателя, рост температуи по оси нижнего канала 8. ры приводят к увеличению содержания параВ случае развитой по ширине опорной и газов и повышению давления в бачке при пластины 3 (фиг, 5) верхний бачок дополни одновременном усилении эффекта зжекции тельно снабжен наряду с плоским соплом 17 и общей циркуляции жидкости в бачке, улучразделительной йерегородкой 18, так что в шающих сепарационный процесс.бачке образованы две симметричные поло- Циркуляционный контур вокруг раздести с зеркальным расположением сопл 9 и лительной перегородки 5 создает разные 17, разделительных перегородок 5 и 18, тру условия обтекания входных концов плоских бок 4 с косыми срезами, трубок 4, а именно осевой вход жидкости вВ радиаторе с ограниченными размера- плоские трубки 4 диффузорного участка, ми верхнего и нижнего бачков разделитель- движение под углом 90 к осям трубок 4 ная перегородка 5 сокращена по длине и средней части трубного пучка и под углом выполняется сплошной в виде одного удо приблизительно 45" к осям трубок 4 конфубообтекаемого профиля. зорного участка в нижнем канале 8. РазныеБачок радиатора двигателя внутренне- по величине гидросопротивления входных го сгорания работает следующим образом. концов плоских трубок 4 с косыми срезамиОхлаждающая жидкость с примесью па- облегчают поступление жидкости в перифера и тазов направляется из двигателя в вер рийные трубки 4 и повышае 1 равномерхний бачок по трубопроводу 10 и через ность распределения потока по ширине плоское щелевое сопло 9, создающее высо- трубного пучка.коскоростную плоскую струю в конфузор- В бачке, содержащем щелевые сопла 9 ной части верхнего канала 7. Благодаря и 17(фиг. 4), образованы два струйных насоэжекции струи возникает вторичное движе са, включенные в контур циркуляции посление жидкости из конфузорного участка ниж- довательно, благодаря чему повышается него канала 8, а также на среднем участкеустойчивость этого контура. снижается гидчерез щелевые каналы между профилями 6, росопротивление бачка в связи с уменьшеувеличивается масса жидкости и растетдав- нием подачи жидкости в кэ нал 7. ление на диффузорном участке верхнего ка Упомянутый бачок с двумя соплами позвонала 7. Поворот потока в пространстве ляетизменятьвидконтура циркуляции.жидмежду периферийным профилем 6 и стен- кости, например, изменением геометрии кой корпуса 1 приводит к интенсивному разделительной перегородки 5, у которой процессу сепарации в двухфазной жидко- выходная кромка каждого предыдущегопрофиля 6 может быть размещена под входной кромкой каждого последующего профиля.При встречном (зеркальном) расположении элементов бачка (фиг. 5) формируются два симметричных контура циркуляции, действующие автономно, как описано выше (фиг.1), нос тем отличием, что диффузорная часть образована в середине полости бачка и действует при встречном движении потоков. Отрыв потоков от верхней стенки крышки 1 в связи с поворотом в сторону трубной решетки создает область устойчивого вихревого движения с пониженным давлением и концентрацией пузырьков пара и газов в жидкости, для вывода которых используется дренажное отверстие с дополнительным штуцером 16 на верхней стенке.Радиатор с предлагаемой конструкцией входного бачка имеет повышенный теплоотвод от жидкости к трубкам, следовательно, увеличенную теплопередачу в окружающую среду, Росту теплопередачи способствует также повышенная температура стенок корпуса, создаваемая циркуляцией жидкости в бачке и теплопроводностью перегородки,Форсирование процесса деаэрации охлаждающей жидкости снижает опасность возникновения кавитации на входе циркуляционного насоса системы охлаждения двигателя и обеспечивает рост производительности насоса.Теплообменники с входным бачком предлагаемой конструкции могут быть использованы в различных отраслях промышленности там, где по условиям эксплуатации необходимо улучшить деаэрацию трубнойсреды и повысить теплообмен по ширйнетрубного пучка. 5,Формула изобретения1. Верхний бачок радиатора двигателявнутреннего сгорания, содержащий корпусс входным патрубком на торцовой стенке изакрепленными в днище концами теплооб 10 менных труб и перегородку, соединенную сбоковыми стенками корпуса под входнымпатрубком и разделяющую полость бачка наверхний и нижний сообщающиеся междусобой каналы с изменяющимися по ихдлине15 сечениями, причем со стороны патрубкарасположены конфузорные участки этих каналов, отличающийся тем,что,сцельюулучшения деаэрации трубной среды, входной патрубок снабжен соплом, введенным в20 полость бачка, упомянутые каналы имеютчередующиеся по их длине конфузорные идиффузорные участки, в боковых стенкахкорпуса и в перегородке выполнены дренажные отверстия, а концы теплообменных25 труб выведены в полость бачка и имеют косые срезы, обращенные в сторону диффузорных участков каналов,2, Бачок по и, 1, отл и ч а ю щи й с ятем, что перегородка выполнена в виде нв 30 бора обтекаемых профилей,3. Бачок по пп,1 и 2, отл ича ющийс я тем, что он снабжен дополнительнымвходным патрубком с соплом, закрепленным на другой торцовой стенке корпуса.35 4. Бачок по и, 3, о т л и ч а ю щ и й с я,тем, что дополнительный патрубок размещен под перегородкой,